分压与限流电路及实物图

恒定电流二知识点一：滑动变阻器的使用方法：a限流接法。

b分压接法。

1、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R）对负载R0L 的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.负载R上电压调节范围L（忽略电源内阻）负载R上电流调节范围L（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法R------- L— E < U < ER + R LL0E T E------ < I < ——R + R-------- L RL0 LEIL分压接法0 < U L< EE E0 < I < ——L R LE（I L+I ap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小其中，在限流电路中，通R的电流I二一^，当R〉R时I主要取决于R的变化，当R<R时，I主要取L L R + R0 L L 00 L L L0决于R,特别是当R<<R时，无论怎样改变R的大小，也不会使I有较大变化.在分压电路中，不论R的大小如何，调节滑动触头P的位置，都可以使I L有明显的变化.2、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取.（1）下列三种情况必须选用分压式接法①、若要求被测电阻两端电压变化范围较大，或需要从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），必须采用分压接法.分压式电路中，在电路中的电流小于滑动变阻器的额定电流的前提下，应该选择量程较小的变阻器（调节效果好，电压变化均匀）。

②、当用电器的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R°,且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.③、当用电器的电阻R L远小于滑动变阻器的最大值R°,为使被测电阻中的电流有明显变化，应采用分压接法.④、若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过R L的额定电流时，只能采用分压接法.（2）下列情况可选用限流式接法①、测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且R L与R°接近或R L略小于R°,两种接法都可以，采用限流式接法较好，节能省电.②、电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法③、没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.知识点二：电流表内接法与电流表外接法的比较U根据欧姆定律的变形公式R =丁可知，要测某一电阻R的阻值，只要用电压表测出R两端的电压，用电流表测I x x0L出通过R 的电流，代入公式即可计算出电阻R 的阻值。

滑动变阻器的分压接法和限流接法邛崃一中——杨忠林滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。

教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。

一、滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析1 •滑动变阻器的分压接法如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0,输入电压为U o，负载电阻R两端的电压U随变阻器调节变化情况作如下的讨论：U o首先，不接负载R时，输出端的电压U= R ap，可见，U与成正比，输出电压电线R o性的，如图1 (b)中①所示。

换言之，触头P在ab间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0 —U o。

其次，当滑动变阻器的aP连接负载电阻R时，P点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图 1 (b ［②所示。

再次，当负载电阻R很小，对于确定的R ap，左部分分得的电压将更小，如图如图1 (b)③所示。

可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。

换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。

2•动变阻器的限流接法如图2所示的电路输入电压为U 。

，滑动变阻器总阻值为R o ，滑动变阻器对负载 R o电流的控制情况作如下的讨论:U o当Rap=O 时，电路中的最大电流 I m=■, RI m I m当Rap 最大值Ro 分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为2、；、I m 6U o U o U o负载电阻R 两端的最小电压 Umin 为 、—、……246 由此可见，若滑动变阻器总电阻R o 较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。

但是，实际选择滑动变阻器时，并不是R o 越大越好。

R o 很大，其单位长度的阻值越大，触头P 处a 点稍作移动，整个电路总电阻迅速增大，通过电路的电流就很小，要 连续均匀地调节电流，负载 R 两端的电压，滑动变阻器只能在极小的范围内调节，所以操作很不方便。

滑动变阻器的分压接法和限流接法集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-图滑动变阻器的分压接法和限流接法邛崃一中——杨忠林滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。

教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。

一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析1．滑动变阻器的分压接法如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论：首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0R 0R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性的，如图1（b ）中①所示。

换言之，触头P 在ab 间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。

其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b ）②所示。

图再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b ）③所示。

可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。

换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。

2．动变阻器的限流接法如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论：首先，电路中的电流：I=U 0R aP +R，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。

当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0R ，R 两端的电压最大U max =U 0。

当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、I m6……负载电阻R 两端的最小电压Umin 为U 02 、U 04 、U 06……由此可见，若滑动变阻器总电阻R较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。

滑动变阻器分压与限流两种接法的选择滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.一、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法EUERRRLLL≤≤+0LLLREIRRE≤≤+LEI分压接法EUL≤≤LL REI≤≤0)(apLIIE+比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小①限流法：如图（a）所示，待测电阻上电压调节范围为EERRRLL~+.显然，当R0<<R L时，在移动滑动触头的过程中，电流的变化范围很小，总电流几乎不变，U L也几乎不变，无法读取数据；当R0>>R L时，滑动触头在从b向a滑动的过程中，先是2.下列情况可选用限流式接法（1）测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且R L与R0相差不大或R L略小于R0，采用限流式接法.（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法.三、例题赏析例1：如图10-3所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R，电源电动势为E,内阻不计.（1）当K断开，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（2）当K闭合，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（3）设R的长度ab=L,R上单位长度的电阻各处相同，a、c间长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键【解析】（1）若K断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故≤U1≤E （2）若K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0≤U1≤E（3）U1=IR并，R并=,I=得：U1=【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同例2：用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 Ω,额定功率为1 W）；电流表A1（量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω）;电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05 Ω）;电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ）;电压表V2（量程0~15 V，内阻15 kΩ）;滑动变阻器R0（0~50 Ω）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图. 【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法【解析】由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=V≈2.2 V,I=A=0.45 A.则电流表应选A1，电压表应选V1.又因=24.5 Ω＞Rx，则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin==0.11 A＜I额，因该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求，故用限流电路.电路如图10-4所示.【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大，用分压接法不便于调节，故限流接法是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。

滑动变阻器分压与限流两种接法的选择滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.一、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a ）电路称为限流接法，图（b ）电路称为分压接法. 负载RL 上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL 上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法E U E R R R L L L 0L L L R E I R R E 0L EI 分压接法E U L 0L L R E I 0)(ap L I I E 比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小①限流法：如图（a ）所示，待测电阻上电压调节范围为E E R R R L L~0.显然，当R 0<<R L 时，在移动滑动触头的过程中，电流的变化范围很小，总电流几乎不变，U L 也几乎不变，无法读取数据；当R 0>>R L 时，滑动触头在从b 向a 滑动的过程中，先是电流表、电压表的示数变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，电流表、电压表的读数变化很快，也不方便读数，只有当R L 与R 0差不多大小时，才能对电流、电压有明显的调控作用。

在同样能达到目的的前提下，限流法较为省电，电路连接也较为简单。

②分压法：如图（b ）所示，待测电阻上电压调节范围为0～E ，且R 0相对于R L 越小，R 上的电压变化的线性就越好.当R 0>>R L 时，尽管U L 变化范围仍是0～E ，但数据几乎没有可记录性，因为在这种情况下，滑片从左端滑起，要一直快到右端时，电压表上示数一直几乎为零，然后突然上升到E ，对测量几乎没有用处。

因此，分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。

滑动变阻器的限流式和分压式接法（一）滑动变阻器在电路中的两种接法：1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式；如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。

注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。

2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。

如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调制电压作用。

（二）两种电路的特点及选取： 1．电压和电流的调节范围 ⑴限流式接法 电压范围：U U R R R p ~+； 电流范围：RUR R U p ~+。

（上式中：R 为用电器的电阻，R p 为滑动变阻器的全电阻。

）可见：限流电路的调节范围与R p 有关。

在电源电压U 和用电器电阻R 一定时，R p 越大，用电器上电压和电流的调节范围也越大；当R p 比R 小得多时，用电器上的电压和电流的调节范围都很小。

⑵分压式接法 电压范围：U ~0 ； 电流范围：RU~0。

可见：分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp 无关。

2．两种电路的比较：⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。

⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。

3．选择原则：由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。

但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式：①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。

③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。

⑴限流式接法⑵分压式接法例：用伏安法测金属电阻R x（约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几kΩ，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量R x的原理图。

分压式与限流式接法近几年的高考物理实验题中，多次重复考查滑动变阻器的两种接法——分压式与限流式．虽多次重复考查，但仍有不少学生出错．为什么会出现这一现象?主要原因是学生没有掌握两种连接方式的特点及其作用，遇到具体问题时不知道该选用哪种连接形式．笔者通过比较限流电路和分压电路的特点，希望与同仁探讨如何选择电路连接方式．一、限流电路图1设电源电动势为，内阻不计，滑动变阻器的最大电阻为Ｒ，负载电阻为Ｒｆ．如图1所示，电路中滑动变阻器起限流作用．负载Ｒｆ的电压Ｕｆ可以从Ｒｆ／（Ｒ＋Ｒｆ）·到范围做变化．限流电路对通过负载Ｒｆ上电流强度的控制情况怎样呢?根据欧姆定律Ｉ＝／（Ｒｆ＋ＲＰｂ），Ｉｆ＝Ｉ，当Ｒ＞Ｒｆ时，Ｉｆ主要取决于Ｒ，调节Ｒ的大小可使Ｉｆ有明显的变化．当Ｒ＜Ｒｆ时，Ｉｆ主要取决于Ｒｆ，特别是当Ｒ＜＜Ｒｆ时，无论怎样改变Ｒ的大小，也不会使Ｉｆ有明显的变化．可见，只有在Ｒ＞Ｒｆ（或者相差不多）的情况下，改变滑动变阻器触头Ｐ的位置，才会使Ｉｆ有明显的变化，其变化范／Ｒｆ，从而起到对Ｉｆ的控制作用．围为／（Ｒ二、分压电路图2如图2所示电路中滑动变阻器起分压作用，滑片Ｐ自ａ端向ｂ端滑动，负载Ｒｆ上的电压变化范围为0～．显然，滑动变阻器被当作分压器使用时，调节负载上电压的范围比限流时调节范围大．分压电路对通过负载Ｒｆ上电流强度的控制情况又怎样呢?不管Ｒ的大小如何，调节滑动触头Ｐ的位置，都可以使Ｉｆ由零变化到／Ｒｆ，即Ｉｆ有明显的变化．三、如何选择连接方式在负载电流要求相同的情况下，限流电路中干路电流比分压电路中干路电流更小，所以限流电路中消耗的总功率小，电源消耗电能就小，这说明限流电路有其突出的节能优点．因此，从减少电能损耗的角度考虑，通常滑动变阻器应选用限流接法．但在下列三种情况下，必须选择分压器连接方式．（一）当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组实验数据）时，必须选用分压电路．例1（1997年全国高考题）某电压表的内阻在20ｋΩ～50ｋΩ之间．现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表Ｖ（量程3Ｖ）；电流表Ａ１（量程200μＡ）；电流表Ａ２（量程5ｍＡ）；电流表Ａ３（量程0．6Ａ）；滑动变阻器Ｒ（最大阻值1ｋΩ）；电源（4Ｖ）；开关Ｓ；导线若干．（1）所提供的电流表中，应选用______（填写字母代号）；（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试画出符合要求的电路图．分析（1）电路中的最大电流值Ｉｍａｘ＝／ＲＶ＝0．2ｍＡ（ＲＶ应将20ｋΩ代入），故电流表应选Ａ１．图3（2）由于滑动变阻器的阻值Ｒ远远小于电压表的内阻ＲＶ，且要求测多组数据，故采用变阻器的分压连接方式，实验电路图如图3所示．若变阻器连接成限流电路，由于Ｒ＜＜ＲＶ，实验测量的Ｉ几乎不随Ｒ的变化而改变，很难测出几组明显不同的值，更Ｖ、ＵＶ谈不上尽量减小误差．（二）若采用限流电路，而且电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时，必须选用分压电路．例2（1994年全国高考题）用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Ｒｘ（约100Ω）；直流电流表（量程0～10ｍＡ、内阻50Ω）；直流电压表（量程0～3Ｖ、内阻5ｋΩ）；直流电源（输出电压4Ｖ、内阻不计）；滑动变阻器（0～15Ω、允许最大电流1Ａ）；开关1个，导线若干．根据器材的规格和实验要求画出实验电路图．分析若滑动变阻器采用限流式连接，即使变阻器调到最大阻值，通过电路的电流Ｉｍｉｎ＝／（Ｒ＋ＲＡ＋Ｒｘ）＝24ｍＡ＞10ｍＡ，仍大于直流电流表的最大量程，故滑动变阻器应采用分压式连接．又因为Ｒ０≈＝500Ω＞Ｒｘ，故采用电流表外接法．实验电路如图4所示．（三）要求回路中某部分电路的电流或电压从零开始可连续变化时，必须选用分压电路．例3（1993年全国高考题）将量程为100μΑ的电流表改装成量程为1ｍＡ的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准（核对）．较准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1ｍＡ．试按实验要求画出电路图．图4 图5分析较准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1ｍＡ，则实验电路只能选择分压电路，否则电流表读数不能从零连续可调，电路如图5所示．例4（1991年上海高考题）一个电灯，电阻为4Ｒ，试设计一个电路，使电灯两端的电压调节范围尽可能大．可利用的器材有：一个电动势为、内阻为Ｒ／5的电源；一个最大阻值为R的滑动变阻器；1个开关，导线若干．（1）画出实验电路图；（2）灯泡两端电压可调节的范围是多少?分析（1）要求电灯两端电压的调节范围尽可能大，只有将滑动变阻器连接成分压电路，电灯两端的电压才能从零开始有较大的调节范围．若采用限流接法，电灯两端电压的最小值大于零，电压调节范围较小．实验电路如图6所示．图6（2）当滑片Ｐ滑到滑动变阻器的ａ端时，ＵＲｆ＝0；当滑片Ｐ滑到ｂ端时，有Ｉ＝／（（Ｒ·4Ｒ／（Ｒ＋4Ｒ））＋（Ｒ／5））＝／Ｒ，ＵＲｆ＝Ｉ·（Ｒ·4Ｒ／（Ｒ＋4Ｒ））＝（／Ｒ）×（4Ｒ／5），即ＵＲｆ＝（4／5），所以灯泡两端电压可调节的范围是0～（4／5）．可见，掌握了分压与限流接法的选择原则和电路特点，对解决滑动变阻器的连接问题是颇为方便的．。